【 Linux 网络虚拟化 】Openvswitch

openvswitch:
    openvswitch: 开放的虚拟交换机，虚拟交换就是利用虚拟平台，通过软件的方式形成交换机部件。跟传统的物理交换机相比，虚拟交换机同样具备众多优点：
        1. 配置灵活；
        2. 成本更低

接下来通过openvswitch + netns 实现如下虚拟网络架构：

这里通过vmware来实现：

系统：centos7.2 x64
    主机1 一张网卡，模式：仅主机模式
    主机2 两张网卡，1: 模式：桥接模式；2: 模式：仅主机模式

主机1:
        eno16777736: 192.168.190.128
    主机2:
        eno16777736: 192.168.190.130  eno33554992: 192.168.1.167

本文中所需附件下载：

链接：http://pan.baidu.com/s/1qYQ4BeO 密码：4h4h

1、安装Openvswitch，创建主机1的虚拟网络

    Create the repository config file /etc/yum.repos.d/naulinux-extras.repo:

    [naulinux-extras]
    name=NauLinux Extras
    baseurl=http://downloads.naulinux.ru/pub/NauLinux/7/$basearch/Extras/RPMS/
    enabled=
    gpgcheck=
    gpgkey=http://downloads.naulinux.ru/pub/NauLinux/RPM-GPG-KEY-linux-ink

    Install openvswitch rpm package:

    # yum --enablerepo=naulinux-extras install openvswitch

安装openvswith官方说的很清楚了 。

但是这里，我们的主机1是仅主机模式无法下载安装。

这里直接使用下载好的rpm包安装。

主机1配置：

# tar xf openvswitch.tar.gz
# rpm -ivh openvswitch/*.rpm
# systemctl start openvswitch ; systemctl enable openvswitch

创建虚拟交换机br-in
# ovs-vsctl add-br br-in

# ovs-vsctl show
de08faca-8165-4fe7-88d9-459796b5deec
    Bridge br-in
        Port br-in
            Interface br-in
                type: internal
    ovs_version: "2.5.0"

创建port vx0，并且设置vx0的类型为vxlan，vxlan相关联的对端主机是192.168.190.130(主机2)
# ovs-vsctl add-port br-in vx0 -- set interface vx0 type=vxlan options:remote_ip=192.168.190.130

ovs-vsctl show
de08faca-8165-4fe7-88d9-459796b5deec
    Bridge br-in
        Port "vx0"
            Interface "vx0"
                type: vxlan
                options: {remote_ip="192.168.190.130"}
        Port br-in
            Interface br-in
                type: internal
    ovs_version: "2.5.0"

主机2配置：

# tar xf openvswitch.tar.gz
# rpm -ivh openvswitch/*.rpm
# systemctl start openvswitch ; systemctl enable openvswitch

创建虚拟交换机br-in
# ovs-vsctl add-br br-in

# ovs-vsctl show
de08faca-8165-4fe7-88d9-459796b5deec
    Bridge br-in
        Port br-in
            Interface br-in
                type: internal
    ovs_version: "2.5.0"

创建port vx0，并且设置vx0的类型为vxlan，vxlan相关联的对端主机是192.168.190.128(主机1)
# ovs-vsctl add-port br-in vx0 -- set interface vx0 type=vxlan options:remote_ip=192.168.190.128
# ovs-vsctl show
e43bbb36-5e1f-4178-8dbc-a87bf11332ed
    Bridge br-in
        Port br-in
            Interface br-in
                type: internal
        Port "vx0"
            Interface "vx0"
                type: vxlan
                options: {remote_ip="192.168.190.128"}
    ovs_version: "2.5.0"

这样两台主机之间就建立其了vxlan的隧道传输。

2. 在主机1上创建虚拟机vm1

主机1配置：

# mkdir -pv /images/linux

通过xmanager将镜像文件上传到/images/linux目录

# cp -a cirros-0.3.-i386-disk.img vm1.img
# yum install libvirt libvirt-client qemu-kvm virt-install -y

这里要注意，用libvirt安装虚拟机前，需要首先配置libvirt网络，因为openvswitch和brctl是不兼容的，libvirt是无法自动发现的。

# cd /etc/libvirt/qemu/networks/
不需要默认nat模式
# mv default.xml default.xml_bak

创建br-in网络
# vim br-in.xml
# vim br-in.xml 

<network>
    <name>br-in</name>
    <forward mode='bridge'/>
    <bridge name='br-in'/>
    <virtualport type='openvswitch'/>
</network>

# systemctl start libvirtd ; systemctl enable libvirtd
# virsh net-list --all
 Name                 State      Autostart     Persistent
----------------------------------------------------------
 br-in                inactive   no            yes

启动br-in网络
# virsh net-start br-in
# virsh net-autostart br-in

创建vm1
# virt-install --name vm1 --ram  --vcpus= --disk path=/images/linux/vm1.img --network network:br-in,model=virtio --import --force --nographics --serial=pty --console=pty

3. 在主机2上实现netns

主机2配置：

首先将第二张做桥接。
# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
# cp -a ifcfg-eno33554992 ifcfg-br-out
# vim ifcfg-eno33554992
修改如下：

TYPE=Ethernet
BOOTPROTO=none
DEFROUTE=yes
PEERDNS=yes
PEERROUTES=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_PEERDNS=yes
IPV6_PEERROUTES=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
NAME=eno33554992
UUID=2269e064--426a-ba84-7d1c06e6ab0a
DEVICE=eno33554992
ONBOOT=yes
BRIDGE=br-out     # 主要添加这行

# vim ifcfg-br-out

TYPE=Bridge     # 修改类型
BOOTPROTO=none
DEFROUTE=yes
PEERDNS=yes
PEERROUTES=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=no
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_PEERDNS=yes
IPV6_PEERROUTES=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
NAME=br-out     # 修改名称
DEVICE=br-out     # 修改设备名
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.1.167
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.1.1
DNS1=192.168.1.1

# systemctl restart network 

物理网卡此时就作为桥设备
# ifconfig eno33554992
eno33554992: flags=<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu
        ether :0c::d9::e7  txqueuelen   (Ethernet)
        RX packets   bytes  (27.9 KiB)
        RX errors   dropped   overruns   frame
        TX packets   bytes  (2.7 KiB)
        TX errors   dropped  overruns   carrier   collisions 

br-out就作为本机的网卡通信
# ifconfig br-out
br-out: flags=<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu
        inet 192.168.1.167  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.1.255
        ether :0c::d9::e7  txqueuelen   (Ethernet)
        RX packets   bytes  (15.0 KiB)
        RX errors   dropped   overruns   frame
        TX packets   bytes  (676.0 B)
        TX errors   dropped  overruns   carrier   collisions 

安装bridge工具
# yum install bridge-utils -y
# brctl show
bridge name    bridge id        STP enabled    interfaces
br-out        .000c29d913e7    no        eno33554992

这样，我们的物理桥设备就完成了，接下来创建netns虚拟网络空间。

创建虚拟网络空间为ns1
# ip netns add ns1
开启本地回环网络
# ip netns exec ns1 ifconfig lo up
打开网卡间转发功能
# ip netns exec ns1 sysctl -w net.ipv4.ip_forward=

我们需要创建两张虚拟网卡，这里的虚拟网卡可以理解成网线。

如图：

就是图中红色的两段。

首先将netns和openvswitch连接起来。

创建一对网卡，net-in是前半段，net-out是后半段，就像网线一样，前半段我们接到openvswitch上，后半段接到netns上，这样就在同一个网络里面了

# ip link add net-in type veth peer name net-out
# ifconfig net-in up
# ifconfig net-out up

将net-in添加到openvswitch

# ovs-vsctl add-port br-in net-in
# ovs-vsctl show
e43bbb36-5e1f--8dbc-a87bf11332ed
    Bridge br-in
        Port br-in
            Interface br-in
                type: internal
        Port net-in
            Interface net-in
        Port "vx0"
            Interface "vx0"
                type: vxlan
                options: {remote_ip="192.168.190.128"}
    ovs_version: "2.5.0"

将net-out添加到ns1中

# ip link set dev net-out name eth0 netns ns1

该网卡现在连接到了openvswitch上，配置和vm1中通网段的ip地址。

登录上vm1主机

# ifconfig lo up
# ifconfig eth0 10.0.0.2 netmask 255.255.255.0 up

在主机2上配置：

# ip netns exec ns1 ifconfig eth0 10.0.0.1 netmask 255.255.255.0 up
# ip netns exec ns1 ping 10.0.0.2
PING 10.0.0.2 (10.0.0.2) () bytes of data.
 bytes from 10.0.0.2: icmp_seq= ttl= time=16.2 ms
 bytes from 10.0.0.2: icmp_seq= ttl= time=1.77 ms

现在主机1中的虚拟机vm1和netns虚拟网络空间是互通了。

再次，创建一对网卡，net1-in是前半段，net1-out是后半段，就像网线一样，前半段我们接到netns上，后半段接到br-out上，这样就在同一个网络里面了

# ip link add net1-in type veth peer name net1-out
# ifconfig net1-in up
# ifconfig net1-out up

将net1-in 添加到netns中
# ip link set dev net1-in name eth1 netns ns1
将net1-out 添加到br-out中
# brctl addif br-out net1-out

因为这里是和第二张物理网卡连接的，这张网卡直接对外网，所以netns 的第二张网卡需要配置主机同网段内地址。

# ip netns exec ns1 ifconfig eth1 192.168.1.130 netmask 255.255.255.0 up

为主机1中的vm1配置路由地址：

# ip route add default via 10.0.0.1
# ping 192.168.1.130
PING 192.168.1.130 (192.168.1.130):  data bytes
 bytes from 192.168.1.130: seq= ttl= time=18.684 ms
 bytes from 192.168.1.130: seq= ttl= time=1.212 ms

这样，就说明vm1已经达到netns中的第二张对外的网卡上。

为netns配置路由地址并添加源地址转发：

# ip netns exec ns1 ip route add default via 192.168.1.1
# ip netns exec ns1 iptables -t nat -A POSTROUTING -s 10.0.0.2/ -j SNAT --to-source 192.168.1.130
# ip netns exec ns1 iptables -t nat -A PREROUTING -d 192.168./ -j DNAT --to-destination 10.0.0.1

从vm1中ping公网地址：

# ping qq.com
PING qq.com (101.226.103.106):  data bytes
 bytes from 101.226.103.106: seq= ttl= time=48.198 ms
 bytes from 101.226.103.106: seq= ttl= time=49.612 ms

这样我们就实现了内网主机中的虚拟主机访问外网。